1. lecke. Az APA elektromechanikus kormányberendezés, mint mechanikai rendszer

Az elektromechanikus kormányberendezés működése mechanikai alapjainak a megismertetése.

A hallgató legyen képes
- ábra alapján azonosítani a kormányberendezés részeit,
- ábra alapján elmagyarázni, hogyan működik a golyósoros fogasléc-mozgatással történő rásegítés,
- felsorolásból kiválasztani a rásegítést végző villamos motor jellemzőit,
- felsorolásból kiválasztani a golyósoros hajtómű jellemzőit,
- felsorolásból kiválasztani a két bekezdésű golyósoros hajtómű alkalmazásának indokát.

A tananyag elsajátításához körülbelül 80 percre lesz szüksége.

- elektromechanikus kormányberendezés,
- fogasléces hajtómű,
- golyósoros anya,
- villanymotoros rásegítés,
- két bekezdésű golyósoros menet.

Tevékenység:

1. ábra A kormányberendezés részei
forrás: VolksWagen Self Study Program 399. fejezet
Lenkrad: biztonsági kormánykerék,
Lenksäule: kormányoszlop,
Kreuzgelenkwelle: kardántengely,
Lenkmomentgeber: kormány orsó és nyomaték jeladó,
Lenkgetriebe, Motor für elektromechnische Servolenkung: golyósoros rásegítő hajtómű villanymotoros meghajtással,
Steuergerät für Lenkhilfe: szabályzó egység.
A fogasléces kormányberendezés egy olyan hajtómű, amely a kézzel forgatott kormánykerék mozgását egy kisebb fordulatszámú és elfordulási szögtartományú mozgássá alakítja a kormányzott kerekeken. Működése során a kormánykerékkel forgatott fogaskerék egy fogaslécet mozgat egyenes vonalban, amely a kormány trapézon keresztül forgatja a két kormányzott kerekeket.
A kormányberendezés mechanikai jellemzői:
- Az 1. ábra alapján jegyezze meg a kormányberendezés részeit!
- Párosítsa az ábra német feliratait az ábra alatti magyar megnevezésekkel!

1. ábra A kormányberendezés részei
forrás: VolksWagen Self Study Program 399. fejezet
Lenkrad: biztonsági kormánykerék,
Lenksäule: kormányoszlop,
Kreuzgelenkwelle: kardántengely,
Lenkmomentgeber: kormány orsó és nyomaték jeladó,
Lenkgetriebe, Motor für elektromechnische Servolenkung: golyósoros rásegítő hajtómű villanymotoros meghajtással,
Steuergerät für Lenkhilfe: szabályzó egység.
A fogasléces kormányberendezés egy olyan hajtómű, amely a kézzel forgatott kormánykerék mozgását egy kisebb fordulatszámú és elfordulási szögtartományú mozgássá alakítja a kormányzott kerekeken. Működése során a kormánykerékkel forgatott fogaskerék egy fogaslécet mozgat egyenes vonalban, amely a kormány trapézon keresztül forgatja a két kormányzott kerekeket.
A kormányberendezés mechanikai jellemzői:
- kormánykerék szögelfordulás,
- kormányzott kerék szögelfordulás,
- kormány szögáttétel,
- kormánykerék nyomaték,
- kormányzási kézi erő,
- kormányzott kerék elfordítási nyomaték,
- visszatérítő nyomaték.
A 2. ábra az 1. ábrán szereplő szerkezet alsó részét mutatja be részletesebben.

2. ábra Az APA elektromechanikus kormánygép felépítése
forrás: VW SSP 399
(A kép nagyobb változatát itt találja!)

3. ábra A golyósoros fogasléc-mozgatás elve
Steering shaft – kormány orsó
Recirculation ball bearings – golyósor
Ball nut track – golyósoros anya
Worm gear – golyósoros orsó
Sector shaft – kormánygép tengely
Sector shaft seals – kormánygép tengely tömítés

2. ábra Az APA elektromechanikus kormánygép felépítése
forrás: VW SSP 399
(A kép nagyobb változatát itt találja!)
Az ábrán szereplő fontosabb megnevezések:
Lenkritzel: kormányorsó-fogaskerék
Zahnstange mit Spindel: fogasléc
Kugelumlaufmutter: golyósoros anya
Tevékenység:
Lenkritzel: kormányorsó-fogaskerék
Zahnstange mit Spindel: fogasléc
Kugelumlaufmutter: golyósoros anya
Tevékenység:
- Fogalmazza meg, hogyan jön létre a rásegítő erő a fogaslécen!
- A korábban tanult kormánytrapézban helyezzen el vázlatosan egy fogasléces kormánygépet!

3. ábra A golyósoros fogasléc-mozgatás elve
A kormánykerékkel hajtott orsó fogaskereke mozgatja a fogaslécet, a jármű kormányozható. A fogaslécen lévő golyósoros orsó anyáján lévő fogaskereket forgatja a villanymotor egy bordás laposszíjjal.

4. ábra A golyósoros fogasléc mozgatás törpékkel elmesélve
forrás: VW SSP 399

4. ábra A golyósoros fogasléc mozgatás törpékkel elmesélve
forrás: VW SSP 399
Az 5. ábrán egy tisztán mechanikus golyósoros kormánygép látható. Ennek mechanizmusa csak a golyósoros szerkezet alkalmazásában azonos a tárgyalt elektromechanikus kormánygéppel. Itt a kormánygépből lengőmozgás jön ki a kormánygép tengelyén.
Steering shaft – kormány orsó
Recirculation ball bearings – golyósor
Ball nut track – golyósoros anya
Worm gear – golyósoros orsó
Sector shaft – kormánygép tengely
Sector shaft seals – kormánygép tengely tömítés
Tevékenység:
jegyezze meg, milyen mechanikai jellemzői vannak a villamos rásegítésnek és a golyósoros hajtóműnek!
A villamos rásegítés mechanikai jellemzői
Gyors reagálású villanymotorra jellemző:
Mivel a kormányt rásegítés nélkül, azaz akkor is működtetni kell, ha nem működik a villanymotor (ez előírás!), ezért a nagy áttételű hajtómű nem lehet önzáró: jó hatásfokúnak kell lennie visszahajtásnál is. Ilyen a golyósoros hajtómű, amelynek az áttétele nagy, de nem önzáró, mivel a menetek közötti súrlódást gördülési ellenállással váltja ki (sikló csapágy helyett gördülőcsapágy), amiatt a kopása is kicsi. A valóságban a kurblis törpe helyett van a villanymotor és a menet golyóit a végétől a bekezdésig (a törpék helyett) egy, az anyában lévő csővezeték viszi vissza.

6. ábra Kétbekezdésű golyósoros anya
forrás: VW SSP 399
Az ábrán szereplő megnevezések:
Zahnstange: fogasléc
Rückführungskanal: golyóvisszavezető csatorna
Zahnrad: fogaskerék
Umlaufende Kugeln: körbefutó golyók
Kugelumlaufmutter: golyósoros anya
Tevékenység:
fogalmazza meg, miért használják a kormánygépeken a két bekezdésű golyósoros anyát az egy bekezdésű helyett?
A két bekezdésű golyósoros anya esetén egyszerre két menet fut párhuzamosan az orsón és az anyán. Ez a golyók, a menet terhelésének a csökkentése érdekében van: a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél kétszer akkora.
Az alábbi ábra a rásegítő villamos motor és a golyósoros anya kapcsolatát mutatja.

7. ábra A villamos motor hajtóműve: bordás laposszíj-hajtás, lassító áttétellel
forrás: VW SSP 399
Az ábrán szereplő megnevezések:
Servogetriebe: szervo hajtómű
Kugelspindelgetriebe: golyósoros hajtómű
Zahnriemen: bordásszíj
Zahstange: fogasléc
jegyezze meg, milyen mechanikai jellemzői vannak a villamos rásegítésnek és a golyósoros hajtóműnek!
A villamos rásegítés mechanikai jellemzői
Gyors reagálású villanymotorra jellemző:
- nagy fordulatszám,
- kis nyomaték,
- kis méretek,
- kis visszaforgatási ellenállás.
Mivel a kormányt rásegítés nélkül, azaz akkor is működtetni kell, ha nem működik a villanymotor (ez előírás!), ezért a nagy áttételű hajtómű nem lehet önzáró: jó hatásfokúnak kell lennie visszahajtásnál is. Ilyen a golyósoros hajtómű, amelynek az áttétele nagy, de nem önzáró, mivel a menetek közötti súrlódást gördülési ellenállással váltja ki (sikló csapágy helyett gördülőcsapágy), amiatt a kopása is kicsi. A valóságban a kurblis törpe helyett van a villanymotor és a menet golyóit a végétől a bekezdésig (a törpék helyett) egy, az anyában lévő csővezeték viszi vissza.

6. ábra Kétbekezdésű golyósoros anya
forrás: VW SSP 399
Az ábrán szereplő megnevezések:
Zahnstange: fogasléc
Rückführungskanal: golyóvisszavezető csatorna
Zahnrad: fogaskerék
Umlaufende Kugeln: körbefutó golyók
Kugelumlaufmutter: golyósoros anya
Tevékenység:
fogalmazza meg, miért használják a kormánygépeken a két bekezdésű golyósoros anyát az egy bekezdésű helyett?
A két bekezdésű golyósoros anya esetén egyszerre két menet fut párhuzamosan az orsón és az anyán. Ez a golyók, a menet terhelésének a csökkentése érdekében van: a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél kétszer akkora.
Az alábbi ábra a rásegítő villamos motor és a golyósoros anya kapcsolatát mutatja.

7. ábra A villamos motor hajtóműve: bordás laposszíj-hajtás, lassító áttétellel
forrás: VW SSP 399
Az ábrán szereplő megnevezések:
Servogetriebe: szervo hajtómű
Kugelspindelgetriebe: golyósoros hajtómű
Zahnriemen: bordásszíj
Zahstange: fogasléc

1. Az alábbi ábra alapján párosítsa egymáshoz a kormányberendezés részeit és azok megnevezését! Írja be a megfelelő számokat a mezőkbe!


Kormányoszlop
Kardántengely
Nyomaték-jeladó
Szabályozó egység
Golyósoros rásegítő hajtómű villanymotoros meghajtással

2. Az alábbi ábra alapján magyarázza el, hogyan működik a golyósoros fogasléc-mozgatással történő rásegítés!


3. Jelölje meg a rásegítést végző villanymotor jellemzőit!
Nagy nyomaték. | |
Kis fordulatszám. | |
Kis méretek. | |
Kis visszaforgatási ellenállás.
| |

4. Jelölje meg golyósoros hajtómű jellemzőit!
Jó a hatásfoka. | |
Rásegítés nélkül is működtethető. | |
Önzáró. | |
Minimális a kopása.
| |

5. Jelölje meg, miért használják a kormánygépeken a két bekezdésű golyósoros anyát az egy bekezdésű helyett?
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél feleakkora. | |
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert az áttétel a két bekezdésű menetnél kétszer akkora. | |
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert a tolóerőt kifejtő golyók száma a két bekezdésű menetnél kétszer akkora. | |
Csökken a golyók és a menet terhelése, mert a súrlódási erő két bekezdésű menetnél feleakkora.
| |